问题——建筑节能进入“全年平衡”新阶段;当前,建筑能耗在全球终端能源消费中占比不低——制冷与供暖负荷交织——使围护结构的热管理成为节能降碳的关键。辐射制冷利用大气“透明窗口”,将热量以长波红外形式向外辐射,实现无需额外电力的被动降温,具备削减峰值用电、缓解热岛效应的潜力。但传统辐射制冷材料多为固定光谱特性:太阳光波段高反射、长波红外波段高发射。这种“静态最优”在夏季有利于降温,却可能在冬季造成不必要的散热,增加供暖需求,限制全年节能收益。 原因——静态光谱特性难以应对季节与昼夜的动态边界条件。建筑围护结构长期暴露在太阳辐照下,外界热输入会随季节、天气与昼夜快速波动。受固有光学与热学性能限制,传统材料难以在“减少太阳得热”和“保留室内热量”之间灵活切换。一些动态调控方案如电致变色、机械翻转等虽可实现可控调制,但往往需要外部供能或复杂系统,综合能效与工程适配性受限。 影响——从“单季节降温”迈向“全年舒适与低碳运行”的技术拐点。研究指出,若围护结构可随环境自动调整反射率与发射率,有望实现夏季增强散热、冬季降低散热甚至提升太阳得热,从而同时降低制冷与供暖负荷。这类“自适应”不仅影响单体建筑能耗,也可能改变城市用电峰谷、公共建筑运行成本,以及在极端高温或寒潮下的韧性表现。对既有建筑改造而言,若材料可涂覆、可模块化装配,推广空间将继续扩大。 对策——自适应辐射制冷以“材料自响应”实现多状态切换。综述提出,自适应辐射制冷依靠智能材料对温度、光照等外界刺激的自主响应,在辐射制冷模式(高太阳反射、高长波红外发射)与太阳加热模式(提高太阳吸收、降低长波红外发射)或隔热模式(降低长波红外发射)之间动态转换,以缓解传统方案冬季“过冷”的问题。研究将自适应机制归纳为两条主线:一是热响应机制,通过相变、结构形变或热致变色引发的光谱变化,实现随温度自动“开关”;二是光响应机制,引入光子诱导调控等路径,使材料对光照强度与光谱条件作出更直接的响应。相比依赖外部供能的主动调控,该方向更强调材料本征自适应能力,力求在系统复杂度、运行可靠性与节能效果之间取得平衡。 前景——围护结构全场景集成与工程化落地仍是关键。研究认为,自适应辐射制冷不应停留在单一器件层面,而应面向屋顶、墙体与窗户等关键部位形成组合策略:在不透明构件上,重点提升“夏季散热—冬季抑制散热”的切换效率;在透明构件上,则需兼顾可见光透过、眩光控制与红外调控的协同优化。未来推进仍面临共性挑战,包括材料长期户外耐候性,以及污染、老化导致的性能衰减;大面积制备与成本控制;不同气候区适配性与评价标准不足;以及与建筑防水、防火、结构安全等工程要求的系统耦合。业内预计,随着材料体系迭代与测试标准完善,自适应辐射制冷有望与保温、遮阳、自然通风、光伏等技术协同集成,为近零能耗与零碳建筑提供更可复制的路径。
从被动应对到主动适应,自适应辐射制冷正在重新定义建筑与环境的互动方式;这项融合材料创新与节能理念的进展,不仅为碳中和提供重要技术选项,也让智能建筑从实验走向规模化应用更更。在气候变化与能源转型的双重压力下,以科技驱动的绿色建筑变革正在加速落地。